No podemos hablar abiertamente sobre el electromagnetismo, sino conocemos a fondo que es el magnetismo y como podemos aprender mucho más de este tema tan importante en la electricidad, electrónica, y otras ramas afines de las ciencias e ingeniería.

El electromagnetismo es la fuerza producida cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor simple, como si se tratara de un pedazo de cable.

Esto genera un pequeño campo magnético alrededor del conductor con la dirección de este campo magnético con respecto a sus polos “Norte” y “Sur” que están determinados por la dirección de la corriente que fluye a través del conductor.

El magnetismo juega un papel importante en la ingeniería eléctrica y electrónica porque sin ellos componentes como relés, solenoides, inductores, bobinas, altavoces, motores, generadores, transformadores y medidores de electricidad, etc., no funcionarían si el magnetismo no existiera.

Luego, cada bobina de cable utiliza el efecto del electromagnetismo cuando una corriente eléctrica fluye a través de él. Pero antes de poder ver el magnetismo y especialmente el electromagnetismo con más detalle, debemos recordar de nuevo a nuestras clases de física y pensar en cómo funcionan los imanes y el magnetismo.

¿Cómo funciona el Magnetismo?

Los imanes se pueden encontrar en estado natural en forma de mineral magnético, siendo los dos tipos principales Magnetita también llamada “óxido de hierro” , y la “piedra principal”. Si estos dos imanes naturales están suspendidos de un trozo de cuerda, ocuparán una posición en línea con el campo magnético de la Tierra siempre apuntando hacia el norte.

Un buen ejemplo de este efecto es la aguja de una brújula. Para la mayoría de las aplicaciones prácticas, estos imanes naturales pueden ignorarse ya que su magnetismo es muy bajo y debido a que en la actualidad, los imanes artificiales hechos por el hombre pueden producirse en muchas formas, tamaños y potencias magnéticas diferentes.

Existen básicamente dos formas de magnetismo, “Imanes permanentes” y “Imanes temporales”, y variando el tipo se utilizan dependiendo de su aplicación. Hay muchos tipos diferentes de materiales disponibles para fabricar imanes como hierro, níquel, aleaciones de níquel, cromo y cobalto y en su estado natural algunos de estos elementos, como el níquel y el cobalto, muestran cantidades magnéticas muy pobres por sí solos.

Sin embargo, cuando se mezclan o se “alean” junto con otros materiales como el hierro o el peróxido de aluminio, se convierten en imanes muy fuertes que producen nombres inusuales como AlniAlcomaxHycomax, Columax, y Ticonal.

El material magnético en el estado no magnético tiene su estructura molecular en forma de cadenas magnéticas sueltas o pequeños imanes individuales colocados de forma suelta en un patrón aleatorio. El efecto general de este tipo de disposición da como resultado un magnetismo nulo o muy débil, ya que esta disposición aleatoria de cada imán molecular tiende a neutralizar a su vecino.

Cuando el material se magnetiza, esta disposición aleatoria de las moléculas cambia y los diminutos imanes moleculares no alineados y aleatorios se “alinean” de tal manera que producen una disposición magnética en serie. Esta idea de la alineación molecular de los materiales ferromagnéticos se conoce como la teoría de Weber y se observa mejor en la siguiente imagen:

¿Qué nos explica la teoría de Weber?

Wilhelm Eduard Weber fue un físico Alemán reconocido por sus contribuciones a la electricidad. ¿Pero qué nos aportó realmente?

Aporte de Weber a la Física
La teoría de Weber se basa en el hecho de que todos los átomos tienen propiedades magnéticas debido a la acción de giro de los electrones de los átomos. Grupos de átomos se unen para que todos sus campos magnéticos giren en la misma dirección. Los materiales magnéticos están compuestos por grupos de imanes diminutos a nivel molecular alrededor de los átomos, y un material magnetizado tendrá la mayoría de sus imanes diminutos alineados en una dirección solo para producir un polo norte en una dirección y un polo sur en la otra dirección.

Del mismo modo, un material que tenga sus diminutos imanes moleculares apuntando en todas las direcciones tendrá sus imanes moleculares neutralizados por su imán vecino, neutralizando así cualquier efecto magnético. Estas áreas de los imanes moleculares se denominan “dominios”.

Cualquier material magnético producirá un campo magnético en sí mismo que depende del grado de alineación de los dominios magnéticos en el material establecido por los electrones orbitales y giratorios. Este grado de alineación puede ser especificado por una cantidad conocida como magnetización “M”.

En un material no magnetizado, es decir M = 0 , los dominios permanecen alineados en pequeñas regiones en el material una vez que se elimina el campo magnético. El efecto de aplicar una fuerza de magnetización al material es alinear algunos de los dominios para producir un valor de magnetización distinto de cero.

Una vez que se haya eliminado la fuerza de magnetización, el magnetismo dentro del material permanecerá o se desintegrará rápidamente en función del material magnético que se utilice. Esta capacidad de un material para retener su magnetismo se llama retentividad.

Los materiales que deben conservar su magnetismo tendrán una gran capacidad de retención y, como tales, se utilizan para fabricar imanes permanentes, mientras que los materiales necesarios para perder su magnetismo rápidamente, como los núcleos de hierro suave para relés y solenoides , tendrán una muy baja capacidad de retención

¿Qué son los flujos magnéticos?

Todos los imanes, sin importar su forma, tienen dos regiones llamadas polos magnéticos con el magnetismo tanto dentro como alrededor de un circuito magnético que produce una cadena definida de patrón organizado y equilibrado de líneas invisibles de flujo a su alrededor. Estas líneas de flujo se conocen colectivamente como el “campo magnético” del imán. La forma de este campo magnético es más intensa en algunas partes que en otras, ya que el área del imán que tiene el mayor magnetismo se le conoce como “polos”. En cada extremo de un imán hay un polo.

Estas líneas de flujo (llamado campo vectorial) no se pueden ver a simple vista, pero se pueden ver visualmente usando rellenos de hierro rociados en una hoja de papel o usando una brújula pequeña para rastrearlos. Los polos magnéticos siempre están presentes en pares, siempre hay una región del imán llamada polo norte y siempre hay una región opuesta llamada polo sur .

Los campos magnéticos siempre se muestran visualmente como líneas de fuerza que dan un polo definido en cada extremo del material donde las líneas de flujo son más densas y concentradas. Las líneas que van a constituir un campo magnético que muestra la dirección y la intensidad se denominan líneas de fuerza o más comúnmente “flujo magnético” y se les da el símbolo griego, Phi ( Φ ) tal como se ve en la siguiente imagen:

Magnetismo
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